DE3010876C2

DE3010876C2 - Verfahren zum Herstellen und Bestücken einer Leiterplatteneinheit mit Bauteilen

Info

Publication number: DE3010876C2
Application number: DE3010876A
Authority: DE
Inventors: Mikio Kobayashi; Kingo Furukawa Miyagi Kuritani
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1979-04-11
Filing date: 1980-03-21
Publication date: 1986-12-18
Also published as: JPS5612036B2; US4449769A; DE3010876A1; JPS55138291A

Description

35

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 31 42 783 bekanntgeworden.

Leiterplatten, insbesondere in miniaturisierter Form, werden in großer Stückzahl als Basis- und Halteteile in elektronischen Geräten wie Rechnern, Radioapparaten, Kanalwählern, Fernsehgeräten u. dgl. verwendet.

Zur Herstellung der Leiterplatten ist es bereits bekannt, auf einer Oberfläche der Leiterplatte Bauteile zu verteilen, wobei die Leiterplatte nur auf einer Oberfläche ein Leiterbild (gedruckte Schaltung, eingebettete Bandleiter, Leitungsdrähte, Schichtwiderstände u. dgl.) aufweist. Hier ist nachteilig, daß die Miniaturisierung beschränkt ist, also die Abmessungen der Leiterplatte nicht hinreichend verkleinert werden können, wenn gleichzeitig das Erfordernis zu erfüllen ist, gleiche elektrische Leistungswerte beizubehalten. Weiter ist es schwierig, diese Bauteile an der Oberfläche der Platte vorläufig zu befestigen. Man muß hierfür nämlich ein Bindemittel benutzen, was mindestens einen zusätzlichen Montageschritt verlangt, bevor die Bauteile durch den nachfolgenden Arbeitslötschritt, bei dem ein Lötautomat benutzt wird, angelötet werden. Bei diesen Serienteilen wird somit die Montagezeit in nachteiliger Weise vergrößert, und einige Montageschritte verlangen eine hohe Präzision und Aufmerksamkeit, so daß der Einatz von weniger geübten Arbeitern erschwert wird. Darüber hinaus muß das Bindemittel getrocknet, gefärbt u. dgl. werden.

Zwar ist eine Leiterplatte bekannt, deren Mittelteil eine Isolierstoffplatte ist und die an der oberen und unteren Seite je ein Leiterbild in Form von Leiterbahnen bzw. einer gedruckten Schaltung trägt Das obere und das untere Leiterbild können durch Bauteile, die die Isolierstoffplatte durchsetzen, mit Hilfe von in entsprechender Weise angebrachten und metallisierten Sackbohrungen verbunden werden. Durch je eine Klebefolie sind je mehrere Lagen aufweisende Leiterschichten an der oberen bzw. unteren Seite der Isolierstoffplatte haftend befestigt Allerdings ist hier das Einfügen der Bauteile zeitraubend und nicht einfach, da sie der Größe und der Lage nach recht genau in der Isolierstoffplatte eingebettet werden müssen. Außerdem ist ein zusätzlicher Klebevorgang o. dgl. zur Halterung erforderlich. Da die Enden der Bauteile ferner bündig in der Isolierstoffplatte liegen, ist die Anwendung eines Lötautomaten erschwert Somit verlängern sich die Montagezeiten (DE-OS 19 30 642).

Es ist ebenfalls bekannt, in einer Leiterplatte die Bauteile innerhalb des Leiterkörpers in seiner Isolierstoffplatte anzuordnen, so daß ein vorstehendes Ende des Bauteils über die Oberfläche vorsteht und hier mit dem Leiterbild verlötet werden kann. Allerdings muß, zwecks Vorfixierung, der Durchmesser des Bauteils vor dem Löten genau mit dem Bohrungsdurchmesser im Körperteil der Leiterplatte selbst abgestimmt sein, was eine besondere Bearbeitung erfordert und Serienbauteile verteuert. Eine andere bekannte Ausführungsform sieht vor, zur Vorfixierung von der anderen Leiterplattenseite eingesetzte Klemmbauteile zu verwenden. Das erfordert aber zusätzliche Bauteile, einen zusätzlichen Montageschritt und erschwert das Herausführen des anderen Endes des Bauteils auf die andere Leiterplattenseite, so daß der Bauteil hier nur erschwert für das zweite Leiterbild zur Verfügung steht (US-PS 37 84 878).

Es ist zwar noch bekannt, bei einer aus zwei Leiterplatten und einem jeweils zugehörigen Leiterbild auf letzteren angebrachten Leiterplatteneinheit eine Klebefolie zwischen den beiden Leiterplatten anzuordnen, so daß diese fest aneinander haften. Die Bauelemente, z. B. Widerstandselemente durchsetzen hier neben für sie bestimmten fluchtenden Bohrungen in der aus Isolierwerkstoff bestehenden Leiterplatten auch die Klebefolie. Vorzugsweise ist aber der Durchmesser der Leiterplattenbohrung größer als der entsprechende Durchmesser in der Klebefolie vorgesehen, so daß ein Zusammenwirken zwischen Bauelementen und der Klebefolie nicht bezweckt und eine Beschleunigung der Montage nicht erreicht wird (US-PS 31 42 783).

Bei einem Verfahren, bei dem allerdings nur eine Leiterplatte an einer Seite mit Bauelementen versehen wird, wird eine Klebefolie unmittelbar auf die Leiterplattenoberfläche oder im anderen Falle im Abstand hierzu angeordnet und die Folie im Bereich der Löcher in der Leiterplatte mit Durchbrechungen versehen, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Bauteilenden ist. Die Bauteilenden werden jedoch durch die Anschlußleiter gebildet, deren Durchmesser um ein vielfaches kleiner als der Durchmesser des jeweiligen Bauteiles ist. Der Bohrungsdurchmesser in der Leiterplatte ist so klein bemessen, daß eine Durchführung des eigentlichen Bauteiles, wie dies bei einer aus zwei Leiterplatten bestehenden Leiterplatteneinheit unerläßlich ist, unmöglich wird. Insbesondere ist für eine Leiterplatteneinheit nicht die Anregung verwendbar, ein Leiterelement mit seiner Längserstreckung parallel zur Oberfläche der Leiterplatte verlaufen zu lassen (DE-OS

17 66193).

Es ist auch bekannt, eine aus Hartpapier o. dgL bestehende Leiterplatte an einer Seite mit einem verdrahteten Leiterbild zu versehen und auf der anderen Seite, allerdings direkt auf die Oberfläche, eine Folie aufzukleben. Die Folie soll als dünnes Häutchen ausgebildet sein. Vorstehende Anschlußdrähte von eleiarischen Bauteilen durchstoßen die Folie und gelangen über im Hartpapier vorhandene Durchbrüche auf die andere Leiterplattenseite. Es können auch mehrere solcher Fouen oder dünner Häutchen, die zur Abdeckung der Durchbrechung der Leiterplatte und zum Stützen des Bauelementes dienen, verwendet werden. Allerdings wird keine mehrteilige Leiterplatteneinheit angestrebt, die auf beiden entgegengesetzten Oberflächen je ein Leiterbild tragen wurden, die Folie bzw. das Häutchen ist mit dem Klebstoff an nur einer Seite beschichtet Wenn auch das Häutchen selbst mit einem Loch versehen werden kann und die Folie die Anschlußdrähte, allerdings nicht den eigentlichen Körper des Bauelementes abstützen kann, so ist die einzige Klebeschicht nur zur Verklebung auf einer Leiterplattenseite bestimmt und beim Durchstoßen der Folie an der dem Anschlußdraht abgewandten und unteren Folienfläche angeordnet, so daß die Klebeschicht selbst zur Abstützung des Bauelementes selbst nichts beiträgt (DE-AS 11 08 758).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Bestücken der Bauteile und ihr anschließendes Verlöten bei Leiterplatten zu vereinfachen und die Montagezeit zu verkürzen sowie die Herstellung zu verbilligen, ohne die Qualität zu verringern, und zwar eine gerade Lekarplatte herzustellen, bei der Leiterbilder an beiden Oberflächen vorhanden sind. Die Abmessungen einer solchen Leiterplatte sind bei gleicher elektrischer Leistung kleiner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruches gelöst.

Hierbei wird auch das vorläufige Halten der elektrischen Bauteile in der Leiterplatte vor dem Lötschritt in einfacher Weise sichergestellt, und das Verfahren ist besonders für den Einsatz eines Vorbefestigungs- als auch eines Lötautomaten geeignet. Besondere äußere Befestigungswerkzeuge und eine zugehörige Vorrichtung entfallen. Weiter ist von Vorteil, daß die beidseitig mit einer Klebeschicht versehene Klebefolie als dämpfendes Element wirkt, wenn die Leiterplatte bei Erhitzen o. dgl. zur leichten Deformation neigt. Die in die Löcher der Leiterplatte bzw. der Teilplatten eingesetzten Bauteile werden vorfixiert in guter Position vorteilhaft gehalten unabhängig davon, von an welcher Leiterplattenseite die Bauteile herangeführt werden, um den nachfolgenden Schritt, Verlöten im Automaten, einwandfrei und ohne Schwierigkeiten zu gestalten.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnit durch die Leiterplatteneinheit, wobei eine erste Leiterplatte und eine zweite Leiterplatte, die der Aufnahme von elektrischen Bauteilen dienen, noch nicht miteinander vereinigt sind.

F i g. 2 einen Querschnitt der Leiterplatteneinheit, bei dem die Leiterplatten miteinander vereinigt sind,

F i g. 3 einen Querschnitt in einem Zustand des Verfahrens, bei dem die elektrischen Bauteile in die Leiterplatte eingeführt werden,

F i g. 4 einen Querschnitt durch die Leiterplatteneinheit nachdem die elektrischen Bauteile in die Leiterplatte voll eingeführt sind und

Fig.5 einen Querschnitt der Leiterplatteneinheit nachdem die elektrische Bauteile mit den Leitern verlötet sind.

F i g. 1 zeigt eine Leiterplatte i mit elektrischen Leitern *a und einer Mehrzahl von Löchern 16, die dazu dienen, elektrische Bauteile aufzunehmen. Leiterplatte 2 mit den Leitern 2a weist ebenfalls eine Mehrzahl von durchgehenden Löchern 2b auf, deren Positionen mit

ίο den Löchern \b der Leiterplatte 1 fluchten. Die Leiterplatten 1,2 werden nachfolgend als Teilplatten der Leiterplatte bezeichnet Das elastische flächenhafte Verbindungselement ist eine beidseitig mit einem Haftmittel beschichtete Klebefolie 3, wobei wichtig ist daß die Haftschicht auf beiden Oberfächen der Klebefolie 3 aufgebracht ist Die Klebefolie 3 wird zwischen den Leiterplatten 1 und 2 so angeordnet daß die Bauteile 1, 2, 3 miteinander zu einem Stück vereinigt werden. Es sind Dorne, Stanzwerkzeuge o. dgl. 8,9 vorhanden, die in die Löcher 2b der Leiterplatten, die zur Aufnahme der elektrischen Bauteile dienen, eingesetzt werden können, wobei die Leiterplatten 1, 2 sowie die Klebefolie 3 die Leiterplatteneinheit bilden sollen, vgl. F i g. 2. Die Dorne 8, 9 dienen dazu, in die Klebefolie 3 Öffnungen 3a im Bereich der Löcher 2b hineinzuschneiden, um Durchbrechungen 3fc mit einem Durchmesser zu bilden, der etwas kleiner als der Durchmesser der Löcher 2b ist. Es ist ferner ein Leiterdraht 4, vgl. F i g. 3, dargestellt, der auch aus einer (dünnen) metallischen Stange bestehen kann. Ferner ist eines dieser elektrischen Bauteile 5 in Form eines zylindrischen Kondensators vorhanden, der Elektroden 5a, Sb an seinen beiden Enden aufweist. Es

" soll auch ein relativ kleiner, im Gießverfahren hergestellter Transistor 6 eingeführt und angelötet werden, dessen Wände durch das Gießverfahren eine Art Gehäuse bilden, und dessen Leiterdrähte 6a, 6b und 6c sich in zwei Richtungen erstrecken. Wenn diese elektrischen Bauteile, also Leiterdraht 4, Kondensator 5 und der Transistor 6 in die hierfür vorbestimmten öffnungen 2b der Leiterplatte 2 in vertikaler Richtung hierzu, vgl. F i g. 3, eingeführt werden, stoßen die Enden dieser Bauteile an einer Seite (Führungsfläche) gegen die Oberfläche der beidseitig beschichteten Klebefolie 3; da nunmehr die Klebefolie 3 angeschnitten oder angerissen ist, wie bei Durchbrechung 3b angedeutet, können die Bauteile nunmehr nach unten hinweg vorwärts verstellt werden. Das Einführen der Bauteile erfolgt nämlich, indem Teile der Klebefolie 3 in Form von lappenartigen Wänden 10 nach unten umklappen bzw. umgefalzt oder

so umgebogen werden, vgl. Fig.4. Hierbei werden die Bauteile in vorteilhafter Weise vorläufig an der Leiterplatte gehalten aber auch positioniert, weil die klebende Schicht an der Wand 10 der Klebefolie 3 die Seitenwand des Bauteiles 4,5, 6 hält. Die Halterung ist so einwandfrei, daß diese auch bei einer Erschütterung o. dgl. der Leiterplatte beibehalten wird. Nachdem die Bauteile gemäß Fig.4 eingeführt sind, werden ihre zugehörigen Elektroden 5a, 5b und Leiterenden 6a, 6b und 6c an die Leiter la, 2a im Bereich der Lötstelle 7 angelötet, und zwar in vorteilhafter Weise an beiden Seiten der Leiterplatteneinheit unter Einsatz eines Lötautomaten, wie in F i g. 5 veranschaulicht.

Hieraus ist ersichtlich, daß zwei Teilplatten mit jeweils einem Leiterbild an der entsprechenden Oberfläehe. Rücken an Rücken miteinander, unter Verwendung eines Bandes oder einer Folie, die beidseitig beschichtet ist, zusammengefügt werden. Die einzeln an sich bekannten fluchtenden Löcher weisen hier durch den Ein-

6 !;

führungschritt lappen- oder hülsenartig Haftwände 10
auf, die in hinreichender Weise die Stellung der vorspringenden elektrischen Bauteile so positionieren, daß Γ alle oder die Mehrzahl der Verfahrensschritte zur Her- ;;' stellung durch Automaten ausgeführt werden können. 5 |· Hier ist auch zu erkennen, daß der Anriß und/oder die W Durchbrechung in der Klebefolie passend zur Größe Ij der durchgehenden Löcher ib, 2b dimensioniert sein <[' muß und daß hierfür nur geeignete Werkzeuge 8, 9 ■ i verwendet werden dürfen. 10 U

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

15

20

25

30

40

45

50

55

60

65

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen und Bestücken einer Leiterplatteneinheit mit Bauteilen, bei dem zwei einseitig mit elektrischen Leitern versehene aus Isolierstoff bestehende kaschierte Leiterplatten mit einer zwischen ihnen aufgebrachten Klebefolie verbunden werden und bei dem in die beiden Leiterplatten durchgehende, jeweils zueinander fluchtende Löeher eingebracht werden, die einen größeren Durchmesser als die in sie einzusetzenden Bauteile haben und bei dem jedes der Bauteile in Löchern innerhalb der Leiterplatteneinheit angeordnet wird und mit dem oberen und dem unteren Leiterbild in Verbindung steht und auf beiden Seiten mit den Leitern verlötet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebefolie beidseitig mit einem Haftmittel beschichtet ist, daß die Klebefolie nach dem Verbinden der Leiterplatten im Bereich der Löcher derart durchbrochen wird, daß der Durchmesser der Durchbrechung oder des Durchbrechungsanrisses jeweils kleiner als der Durchmesser des Loches des Bauteiles selbst und kleiner als der Abstand der Seitenwände dieses Bauelementes bemessen wird, die Bauteile in die vorbereiteten Löcher einer der Leiterplatten eingeführt und durch die Klebefolie hindurch in das jeweilige Loch der anderen Leiterplatte hineingesteckt werden, so daß die Seitenwände der Bauteile im Bereich der Klebefolie an umlaufenden zylinder- oder hülsenartigen Wänden der Klebefolie anliegen, und erst danach die Enden der Bauteile mit den Leitern verlötet werden.